Тема № 4. Классификация строительных машин и их структура. Основные показатели качества машин. Перспективы развития

Классификация строительных машин и их структура. Основные показатели качества машин. Перспективы развития.

Тема №2

Строительной машиной называют устройство, которое посредством механических движений преобразует размеры, форму, свойства или положение в пространстве строительных материалов, изделий и конструкций. Строительные машины классифицируют по назначению, режиму работы, силовому оборудованию, степени подвижности и универсальности.

По назначению строительные машины подразделяются на следующие группы: транспортные, транспортирующие и погрузочно-разгрузочные; грузоподъемные, машины для земляных работ; машины для свайных работ; машины для дробления, сортировки и мойки каменных материалов; машины и оборудование для приготовления, транспортирования бетонов и растворов и уплотнения бетонных смесей; ручные машины; машины и оборудование для отделочных работ.

Каждая группа делится на подгруппы (бульдозеры, скреперы, экскаваторы в группе машин для земляных работ). Внутри подгрупп машины отдельных типов различаются конструкцией узлов или машин в целом (экскаваторы одноковшовые с прямой или обратной лопатой, траншейные роторные или цепные, шагающие, с поперечным копанием). Каждый тип машин имеет ряд типоразмеров (моделей), близких по конструкции, но отличающихся отдельными параметрами (вместимость ковша, размеры, масса, мощность, производительность)..

По режиму работы (принципу действия) различают машины периодического (цикличного) действия, и машины непрерывного действия.

По степени подвижности машины делят на переносные, стационарные и передвижные (в том числе в кузове автотранспорта, прицепные и полуприцепные к грузовым автомобилям, тракторам, тягачам и самоходные).

По типу ходового оборудования различают машины на гусеничном, пневмоколесном, рельсовом ходу, шагающие и комбинированные.

По виду силового оборудования машины подразделяют на работающие от электрических двигателей и двигателей внутреннего сгорания. Первые обладают большой готовностью к работе, но зависят от наличия электроэнергии, а вторые не зависят от источников энергии и являются автономными. Многие строительные машины имеют комбинированный привод с использованием гидравлических и пневматических двигателей. К таким относят дизель-электрический, дизель-гидравлический (наиболее распространен), дизель-пневматический, электрогидравлический, электропневматический и т.п.

По количеству двигателей, установленных на машине, различают одномоторные (все механизмы приводятся в действие от одной силовой установки) и многомоторные (для каждого механизма предусмотрен индивидуальный двигатель).

По системам управления машины делят на механические, гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные.

По степени универсальности машины подразделяют на универсальные многоцелевого назначения, снабженные различными видами быстросъемных рабочих органов, приспособлений и оборудования и специализированные, имеющие один вид рабочего оборудования.

По степени автоматизации различают машины с механизированным управлением, с автоматизированным управлением и контролем на базе микропроцессорной техники, с автоматизированным управлением на расстоянии, с автоматическим управлением на базе микропроцессоров и мини-ЭВМ, строительные манипуляторы и роботы, а также роботизированные машины и комплексы.

Индексация строительных машин. На все выпускаемые в нашей i ране строительные машины распространяется единая система индексации, в соответствии с которой каждой машине разработчиком присваивается индекс (марка), содержащий буквенное и цифровое обозначение. Основные буквы индекса, располагаемые перед цифрами, обозначают вид машины. Например, буквенная часть индекса одноковшовых строительных экскаваторов содержит буквы ЭО, экскаваторов траншейных роторных — ЭТР, цепных — ЭТЦ, землеройно-транспортных машин — ДЗ, машин для подготовительных работ и разработки мерзлых грунтов — ДП, машин для уплотнения грунтов и дорожных покрытий — ДУ, кранов стреловых самоходных — КС, строительных башенных кранов — КБ, оборудования для погружения свай — СП, бурильных и бурильно-крановых машин — БМ, машин для отделочных работ — СО, лебедок — ТЛ, погрузчиков многоковшовых — ТМ и одноковшовых — ТО,

. Структурные схемы машин приведены на рис. 1.

Рис.1. Структурная схема технологической, транспортирующей и грузоподъемной машин

К показателям качества относятся маневренность, проходимость, мобильность, транспортабельность, устойчивость, надежность, безопасность, эргономические, эстетические, экологические требова-ния и др.

Тема № 3

Производительность машин.

Основным технико-эксплуатационным показателем машин является их производительность.

Производительность - это количество продукции, которую машина вырабатывает за единицу времени. Производительность выражается количеством продукции (т, м, м³), произведенной машиной за единицу времени (час, смена, месяц или год).

Различают три категории производительности машин: конструктивную, или теоретическую, техническую и эксплуатационную.

Конструктивная производительность П_к — производительность за 1 ч. непрерывной работы при расчетных скоростях рабочих движений, расчетном значении нагрузок па рабочем органе и расчетных условиях работы.

Для машин периодического (циклического) действия

П_к = qn или П_к = qnp,

где q — количество продукции машины за один рабочий цикл, м^я или т; п - расчетное число циклов работы машины в час, п = 3600 /Т \ Т - расчетная продолжительность цикла, с; р - плотность материала, т/м³. Для машин непрерывного действия

П_к = 3600 Av или П_к = 3600 Avp,

А- расчетная площадь потока материала, м²; v — расчетная скорость движения потока, м/с.

Конструктивную производительность используют в основном для предварительного сравнения вариантов проектируемых машин.

Техническая производительность П_Т - максимально возможная производительность машины в конкретных производственных условиях за 1 ч непрерывной работы.

П_Т = П_К К _У,

где К_у — коэффициент, учитывающий конкретные условия работы машины.

Эксплуатационная производительность П_Э – это производительность машины с учетом всех перерывов в работе. Она определяется технической производительностью и величиной простоев, вызываемых организационными причинами, отдыхом машиниста и др.

П_Э = П_ТК_ВК_М,

где К _В - коэффициент использования машины по времени в течение смены, учитывающий все простои машины; К _М – коэффициент, учитывающий квалификацию машиниста и качество управления.

Сменная эксплуатационная производительность

П_ЭСМ = Т_СМ П_Э,

где Т_СМ – продолжительность смены, ч.

Годовая эксплуатационная производительность

П_ЭГ = 365 П_ЭСМ К_ВГ К_СМ,

где К_ВГ - коэффициент использования машины по времени в течение года, равный количеству дней работы машины в году, разделенных на 365; К_СМ - коэффициент сменности.

Эксплуатационная производительность является главным рабочим параметром, по которому подбирают машины для выполнения определенного вида работ.

Основными технико-экономическими показателями, позволяющими сравнивать качество машин одного назначения, являются удельные металлоемкость и энергоемкость, стоимость единицы продукции и выработка продукции на одного рабочего.

Удельная металлоемкость и удельная энергоемкость — это соответственно отношение массы машины и мощности установленного на ней двигателя (двигателей) к часовой технической производительности.

Стоимость единицы продукции определяется как отношение стоимости машино-смены к сменной эксплуатационной производительности машины.

Выработка продукции на одного рабочего равна

В = П_ЭСМ /n_P,

где n_P – количество рабочих, обслуживающих машину.

Степень механизации строительно-монтажных работ оценивает­ся уровнем комплексной механизации, механовооруженностью и энерговооруженностью строительства.

Уровень комплексной механизации характеризуется процентным отношением объема строительно-монтажных работ, осуществлен­ных комплексно-механизированным способом, к общему объему строительно-монтажных работ в натуральном выражении, выпол­ненных на строительной площадке

Механовооруженность строительства — отношение стоимости машинного парка строительной организации к стоимости строи­тельно-монтажных работ, выполняемых в течение года

Механовооруженность труда определяют отношением балансо­вой стоимости средств механизации к среднесписочному числу ра­бочих, занятых на данном строительстве

Энерговооруженность строительства — отношение суммарной мощности двигателей машинного парка строительства к среднеспи­сочному числу рабочих

Приводы строительных машин. Силовое оборудование.

В строительных машинах применяются электродвигатели постоянного и переменного тока, а также двигатели внутреннего сгорания. В силовом оборудовании наибольшее распространение получил гидравлический привод. Кроме этого, применяется комбинированный (гидромеханический и дизельэлектрический) привод.

Электродвигатели проще в изготовлении и эксплуатации, бесшумные, легко управляемые и реверсируемые, экономичные.

Двигатели внутреннего сгорания менее долговечны и экономичны, сложны и дороже в эксплуатации, имеют повышенный шум и выброс токсических продуктов сгорания, но при этом они обеспечивают мобильность машины.

Гидромеханический привод состоит из дизельного двигателя, гидротрансформатора, механической трансмиссии. Гидротрансформатор позволяет получить при ступенчатой коробке передач почти плавное изменение крутящего момента и скорости вращения ведущих колес, что особенно важно в тяжелых условиях работы.

Рис.2. Схемы приводов:

а — гидромеханического; б — дизель-электрического; 1 — двигатель (дизель); 2 — гидротрансформатор; 3 — коробка передач; 4 — главная передача; 5 — бортовой фрикцион; 6 — ведущая звездочка; 7 — гусеница; 8 — мотор-колеса; 9 — генератор постоянного тока

Еще более эффективен в этом отношении дизель-электрический привод с применением мотор-колес, работающий на постоянном токе. Дизель-электрическая трансмиссия обеспечивает полностью бесступенчатое регулирование привода колес и автоматическое изменение момента на ведущих колесах, что не только упрощает управление, но и значительно увеличивает тяговые возможности, а значит, и проходимость машины.

Дизель-электрическая трансмиссия упрощает конструкцию машины, позволяя компоновать ее из необходимого числа мотор-колес,

создавать машины практически любой грузоподъемности и с высокой проходимостью.

а)

б)

в)

Рис. 3. Характеристики приводов

а) двигатель внутреннего сгорания; б) электропривод переменного тока; в) электропривод постоянного тока

Анализ характеристик показывает, что наилучшими показателями обладает электропривод постоянного тока, в котором крутящий момент М-тах, а чис ло оборотов n =0

Тема №5